光学 成像问题.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,几何光学中的成像问题,我们所讨论的所有成像问题都是理想成像,1,光在平面上反射和折射,（,1,）平面反射,虚物成实像,实物成虚像,对某个光学系统,入射光束是发散的同心光束，相应的发散中心为,实物；,入射的是会聚的同心光束，相应的会聚中心为,虚物。,实际光线的交点为,实像；,光线反向延长线的交点为,虚像。,（,2,）平面折射,成像规律,实物,，虚物,，实像,，虚像,入射光线所在的空间称,物空间，,出射光线所在的空间称,像空间。,2,光在球面上反射和折射,（,1,）球面反射,成像规律,（凹面镜,，凸面镜 ）,横向放大率,表示像正立，,表示像倒立,（,2,）球面折射,成像规律,为物空间的折射率，,为像空间的折射率,，曲率中心在物空间,曲率中心在像空间,横向放大率,3,薄透镜成像,跟透镜主轴平行的光线经折射后会聚在主轴上的一点，这点叫做,像方焦点（第二焦点）。,如果物体放在主轴上的一点，经透镜成的像在无限远，这点叫做,物方焦点,（,第一焦点）。,（,1,）如果透镜两边媒质不同，物方焦距不等于像方焦距。,物方焦距,像方焦距,成像规律,（凸透镜，,凹透镜）,（,2,）如果透镜两边媒质相同，物方焦距等于像方焦距。,成像规律,横向放大率,凸透镜成像规律与凹面镜成像规律相同,凹透镜成像规律与凸面镜成像规律相同,5,简单光学仪器,（,1,）眼睛,正常眼,：远点在无限远，近点约,10,厘米。,近视眼,：远点近移，远处物体只能成像于视网膜前。,矫正：把无限远处的物成像于近视者远点。,远视眼,：近点远移，明视距离处的物体只能成像于视网膜后。矫正：把,25,厘米处的物成像于远视者近点。,（,2,）放大镜,当眼睛位于放大镜的焦点附近时，虚像对眼睛的视角表示为,如果将物体直接放在明视距离,d,处,凸透镜的放大本领为,（,3,）显微镜,第一个透镜：实物成放大实像,第二个透镜：实物成放大虚像,（,4,）望远镜,开普勒望远镜成倒立像,望远镜放大率,伽利略望远镜成正立像,望远镜放大率,例,1,物体,S,处在两个互相垂直的平面镜的角平分线上，可以看到镜中有几个镜？,例,2,如图所示，两平面镜,A,和,B,的镜面分别与图中纸面垂直，两镜面的交线过图中的,O,点，两镜面间夹角为,=15,o,，今自,A,镜面上的,C,点处沿与,A,镜面夹角,=30,o,的方向在纸面内射出一条光线，此光线在两镜面间经多少次反射后不再与镜面相遇。设两镜面均足够大，,CO=1m,。试求：（,1,）上述光线的多次反射中，最后一次反射是发生在哪块镜上？（,2,）光线自,C,点出发至发生最后一次反射，共经历多长的时间？,例,3,在充满水（折射率为,4/3,）的容器底放一平面镜，人在水面上看自己的像，设人眼高出水面,h,1,=5cm,，镜在水面下深,h,2,=-8cm,。问人眼与像之距离为多少？,例,4,人眼,E,垂直通过厚度为,d,、折射率为,n,的透明平板观察物体,P,，求像,P,与,P,之间的距离。,例,5,薄玻璃平板,M,1,与曲率半径为,20cm,凸面镜,M,2,相距,b=16cm,，物点,P,放在玻璃平板前,a,远处，要使,P,在,M,1,中的像与在,M,2,中的像重合，,a,应取多大？,例,6,凹面镜的曲率半径为,150cm,，要想获得放大三倍的像，物体应放在什么位置？如果是凸面镜则又如何？,例,7,图中,L,为焦距,的凸透镜，有一单色平行光束，其方向与透镜的主轴平行。现于透镜前方放一正三棱镜，如图所示，缓缓转动三棱镜，当入射光的入射角和出射光的出射角相等时，在透镜的焦平面上距焦点,y=30cm,处形成一像点，据此求三棱镜材料对此单色光的折射率之值。,例,8,如图所示，一等腰直角棱镜的右侧面与凸透镜的主轴垂直，到光心的距离为,20cm,。,P,为遮光板，物体,AB,与主轴平行，卧于棱镜的上表面，,A,端在主光轴上的投影点,D,（,D,正好在斜边的中点）到光心距离是,50cm,，棱镜的折射率为,1.5,。问透镜的焦距为何值时物体,AB,经透镜所成的像与,AB,等大。,例,9,想用两个薄凸透镜，最后在物体所在处形成一个与物体大小相等的倒立的虚像，已知靠近物体的那个透镜的焦距为,f,1,，物体与此透镜的距离为,u,1,，试求第二个透镜的焦距,f,2,及它与第一个透镜间的距离,L,。,例,10,如图所示，两个小平面镜,OM,1,、,OM,2,相交成直角，两镜的反射面相向，在镜面交角平分线内放一小光源,S,，垂直于此平分面放一凸透镜,L,，使透镜主光轴通过,S,并与两镜的交线垂直，其垂足为,O,1,。已知,SO=0.9m,，,O,1,O=0.3m,，透镜焦距,f=0.15m,，问,S,在透镜主光轴上生成几个像？试分别指出其虚、实，并求出它们的位置。,例,11,如图所示，,L,1,和,L,2,分别为凸透镜和凹透镜，,L,1,前面放一小物，移动屏幕到,L,2,后,20cm,的,S,1,处屏上有清晰像。现将凹透镜,L,2,撤去，将屏移前,5cm,至,S,2,处，屏上重新有清晰的像。求凹透镜,L,2,的焦距。,例,12,（,1,）今有一半径为,3cm,的半球形玻璃透镜，折射率为,1.5,，把光点放在凸面前,4cm,处的主轴上，求近轴光线通过透镜后成像在何处？是实像还是虚像？（,2,）将一薄平凸透镜的平面部分镀银，则此透镜等效于焦距为,28cm,的凹镜，如将此透镜的曲面部分镀银，则此透镜等效于焦距为,10cm,的凹镜，求此透镜的折射率。,如图所示的光学系统是由平行光管、载物台和望远镜组成。已知望远镜物镜,L0,的焦距为,16.00cm,，在,L0,的焦平面,P,处，放置带十字叉丝的分划板和亮十字物。在载物台上放置双面平行的平面镜,M,，通过望远镜的目镜,Le,观察时，能同时清楚地看到分划面上的十字叉丝线和十字物经过,L0,折射、,M,反射、再经,L0,折射后在分划面上所成的十字像，十字像位于,A,点，与上十字丝线的距离为,5.2mm,。绕载物台转轴（沿竖直方向）转动载物台，使平面镜转，此时十了像位于,B,点，与上十字丝线的距离为,18.8mm,。根据以上情况和数据可计算出，此时望远镜与水平面的夹角为多少？据此结果，调节望远镜，使其光轴与载物台的转轴垂直。,平行光管是由十字缝,S,和凸透镜,L,组成的，去掉光学系统中的平面镜,M,，并用钠光灯照亮,S,，沿水平方向移动,S,，当,S,到与平行光管中的透镜,L,距离为,8.25cm,时，通过望远镜目镜能清楚地看到十字缝的像成在分划板中心叉丝线上，由此可以推知，,L,的焦距等于多少？,将载物台平面调至与载物台的转轴垂直，在载物台上放置长、宽、高均为,3.00cm,、折射率为,1.52,的分束棱镜,abcd,（分束棱镜是由两块直角三棱镜密接而成，接触面既能透光也能反光）和待测凹球面镜，凹球面镜顶点,O,到,L,的距离为,15.00cm,，保证分束棱镜的,ab,面与图中的,XX,轴垂直，凹球面镜的光轴与,图中的,XX,轴重合；再将望远镜绕载物台的转轴转，如图所示。向右移动,S,，当,S,移动的距离为,3.75cm,时，通过望远镜刚好能看清楚十字缝,S,的像成在分划板中心十字叉丝线上，试求凹球面镜的曲率半径。,图中,L,1,为一薄凸透镜，,Q,为高等于,2.00cm,、与光轴垂直放置的线状物，已知,Q,经,L,1,成一实像，像距为,40.0cm,。现于,L,1,的右方依次放置薄凹透镜,L,2,、,L,3,和薄凸透镜,L,4,以及屏,P,，它们之间的距离如图所示，所有的透镜都共轴，屏与光轴垂直，,L,2,、,L,3,焦距的大小均为,15.0cm,。已知物,Q,经上述四个透镜最后在屏上成倒立的实像，像高为,0.500cm,。,1,、,L,1,焦距的大小为,cm,，,L,4,焦距的大小为,cm,。,2,、现保持,Q,、,L,1,、,L,4,和,P,位置不变，而沿光轴平移,L,2,和,L,3,，最后在屏上成倒立的实像，像高为,1.82cm,，此时,L,2,和,L,1,的距离为,cm,，,L,3,和,L,4,的距离为,cm,。,